색상 간의 LED 강하 전압 차이가 다른 파장 에너지에 연결되어 있습니까?

저에게 더 적은 에너지로 빛을 방출하는 LED (예 : IR 및 빨강)는 파장과 관련된 더 많은 에너지를 가진 것보다 (파란색 또는 UV와 같은) 전압 순방향 드롭이 적습니다.

정말 흥미로울 것입니다.

이것이 진정한 상관 관계입니까, 아니면 사용 가능한 기술에만 의존합니까?

led

— valerio_new
소스

예. 진정한 상관 관계입니다. 참고 : 일부 LED에는 형광체가 사용될 수 있습니다. 그렇다면 렌즈에 형광체가있는 UV LED 일 수 있습니다. 관찰자가 보는 색은 형광체에 의해 결정됩니다. 그러나 그렇지 않다면, 광자 에너지와 순방향 전압은 밀접한 관련이 있습니다.

— mkeith

정확할뿐만 아니라 플랑크 상수를 계산하는 데 사용할 수 있습니다! 알려진 파장의 LED를 가져옵니다. c = fλ를 사용하여 주파수를 계산 하십시오 . 순방향 전압을 측정하십시오. 기본 전하를 곱하여 에너지를 계산하십시오. E = Vq . 이제 E 대 f를 플롯 하면 기울기는 Planck의 상수 h 입니다.

— DrSheldon

@mkeith 만약 당신이 말하는 것이 사실이라면, 왜 InGaN LED의 파장이 진한 파란색에서 파란색에서 청록색으로 녹색에서 짧아 져서 광자에 의해 운반되는 에너지가 감소하고 Vf가 증가합니까?

— 오해

@DrSheldon 밴드 갭 에너지를 측정하고 열 특성을 보상 한 다음 총 에너지 량을 가져야합니다. 또한 스펙트럼 분포와 각 파장의 광자 수가 필요합니다. 이 링크를보고 총 에너지 만 아는 것으로 거꾸로 계산하십시오. berthold-bio.com/service-support/support-portal/knowledge-base/…- 이 링크의 공식을 사용하여이 페이지를 만들고 분광계로 테스트했습니다. growlightresearch.com/ppfd/convert.html

— 오해

@Misunderstood, 답에 쓴 모든 것을 소화하는 데 시간이 오래 걸릴 것입니다. 그러나 교과서에서 발췌 한 그래프를 보면 AlGaInN 포인트 중 일부가 추세선 위에 있더라도 밴드 갭 에너지와 순방향 전압이 서로 밀접하게 관련되어있는 것처럼 보입니다.

— mkeith

답변:

광자의 에너지 준위가 V _f 가 광자의 에너지 준위와 함께 상승 하는 이유는 아닙니다 .

왜? 항상 그런 것은 아닙니다.

다음은 4 개의 InGaN LED 파장과 V _f에 대한 100µmol 에너지 수준입니다 .

V _f가 상승함에 따라 에너지가 어떻게 감소 하는지 주목 하십시오.

Source V _f : Lumiled Rebel Color 데이터 시트
Source Energy : 조도를 광자 속으로 변환하려면 어떻게합니까?
및 광도, 방사성, 양자 변환

광자는 전압계로 측정 할 수 없습니다.
광자 및 그것이 운반하는 에너지는 LED에서 방출되었습니다.
어떻게 광자의 에너지는 아마도 V의에 포함될 수있다 _(F) 는 LED에서 빛 거리의 속도로 여행 꺼져있을 때?

광자 에너지는 V _f에 직접 기여하지 않습니다 .
사용 된 재료의 순간 저항은 V _f를 결정하는 것입니다

더 많은 에너지 = 더 적은 광자

이 질문은 더 긴 파장의 광자가 더 짧은 파장의 광자보다 적은 에너지를 전달한다는 사실에 근거합니다.
660nm 딥 레드 광자는 딥 블루 광자보다 66 % 많은 에너지를 전달합니다.

그러나 그것은 방정식의 일부일뿐입니다.

450nm 딥 블루 광자의 3.76µmol은 1 와트의 에너지를 전달합니다.
660nm 짙은 적색 광자의 5.52µmol은 1 와트의 에너지를 전달합니다.

와트 당 파랑보다 56 % 더 많은 붉은 광자입니다.

1 광자를 생성하려면 하나의 전자가 필요합니다.
1 μmol = 602,214,076,000,000,000

그래서 그것은 일종의 세척입니다.
청색은 더 많은 에너지를 운반하지만 와트 당 청색 광자가 더 적습니다.
적색은 에너지를 덜 전달하지만 와트 당 더 많은 적색 광자가 생성됩니다.
출처 : 광도, 방사성, 양자 변환

주장에 대하여

전자가 공핍 영역을 가로 질러 전자를 얻기 위해서는 특정 전압이 필요합니다. 전자는 광자로서 에너지를 방출합니다.
... 재료의 밴드 갭은 특성 파장을 제공합니다. 밴드 갭이 높을수록 파장이 짧아집니다.

밴드 갭 에너지의 방출 광 에너지를 근사하지만,
밴드 갭 에너지가 V의 표현되지 _F

밴드 갭 에너지는 LED의 열 특성을 간과하는 경우에만 방출 된 광학 에너지와 비슷합니다.
출처 : E. Fred Schubert의 발광 다이오드

당신은 종류의 Digikey와 (오름차순) V에 의한 백색 LED에 갈 것 인 경우에 _f를
매우 높은 효능 당신은 인접한 열에 효과 (LM / W)을 발견 할 것이다, LED가. 그런 다음 효능 (오름차순)으로 정렬하면 V _f가 높아집니다 .

더 많은 전자가 광자 (높은 효율)로 변환됨에 따라 밴드 갭을 통해 전도대까지 전자를 만드는 전자가 더 적습니다. 전도대의 전자가 V를 추가 할 것이다 _f를 광자로 변환은 이러한 V에 포함되지 않는 반면, _F .

— 오해
소스

최소 5mW의 단일 요소 출력 전력을 갖는 상업적으로 이용 가능한 LED의 파장 범위는 360 내지 950nm이다. 각 파장 범위는 제조업체에 관계없이 특정 반도체 재료 제품군으로 만들어집니다. 출처 : 광자-발광 다이오드 : 프라이머 .

이 기사는 읽을 가치가 있습니다.

그림 1. Lumex 의 LED 컬러 가이드 는 다양한 LED 유형, 화학 및 파장에 대한 개요를 제공합니다. 필요한 경우 일부 설명은 LED 및 색상 (광)을 참조하십시오 .

모든 다이오드 (LED의 D)와 마찬가지로 전자가 공핍 영역을 가로 질러 통과하려면 특정 전압이 필요합니다. 전자는 광자로서 에너지를 방출합니다. 직감이 정확하고 재료의 밴드 갭이 특성 파장을 제공합니다. 밴드 갭이 높을수록 파장이 짧아집니다.

그림 2. 순방향 전압 강하는 전류에 따라 다릅니다. LED 란 무엇입니까? .

이 그래프에 대한이 데이터는 다양한 데이터 시트에서 가져와 신중하게 플롯되었습니다. 그러나 LED는 다른 제조업체의 것이며 순방향 전압에는 약간의 차이가 있습니다.

예를 들어, 백색 LED는 파장 변환 형광체로 덮인 450nm 딥 블루 LED이다. 진한 청색 광자가 형광체에 의해 흡수 될 때, 더 긴 파장에서 재 방출된다 (예를 들어, 청록색-녹색-적색). 따라서 흰색 IV 곡선은 동일한 제품군의 진한 파란색 곡선과 같습니다. 나는 아직도이 일을하고 있습니다.

— 트랜지스터
소스

다음 텍스트는 사실이지만 밴드 갭의 에너지는 순방향 전압으로 표시되지 않습니다. Vf는 n, p 및 도펀트의 저항률의 결과이다. 이것은 참, 그러나 ... : 직감이 정확하고 재료의 밴드 갭이 특성 파장을 제공합니다. 밴드 갭이 높을수록 파장이 짧아집니다.

— 오해

모든 점을 통해 직선을 그릴 수 없다는 몇 가지 세부 사항이 연결되어 있습니다.

특정 파장의 광자를 생성하는 데 필요한 에너지는 다이오드가 작동 할 때 필요한 최소 Vf를 설정합니다. 또한, 특정 기술, 특정 밴드 갭 반도체를 만드는 특정 재료에 의존하는 더 작은 전압 강하가 있습니다.

IIRC, 노랑 및 녹색은 매우 유사한 전압이 필요하며 이는 기술에 따라 다를 수 있습니다. 그러나 일반적으로 적색과 IR은 광자 에너지 요구 사항으로 인해 더 적고 청색과 UV가 더 많이 필요합니다.

— Neil_UK
소스

기술 의존성에 무엇이 포함될 수 있는지에 대해 자세히 설명 할 수 있습니까? 내 대답에서 언급했듯이 LED IV 곡선에 대한 좋은 데이터를 얻는 데 문제가 있습니다. 다른 제조업체의 LED에는 차이가 있으므로 결과적으로 노란색 곡선이 녹색보다 높은 전압을 나타내는 반면 주황색과 녹색 사이에있을 것으로 예상 할 수 있습니다.

— 트랜지스터

@ 트랜지스터는 다이오드가 3 개의 접합이며, 2 개는 금속에서 반으로, 하나는 반에서 반으로 만한다는 것은 금속에서 반 접점이 전체 순방향 전압에 영향을 미치게됨을 의미합니다. 나는 엉덩이에서 총을 쏘고 뒤로 돌아온 결과를 회상하려고했지만 결과에서 나는 노란색 / 녹색의 물건을 발견 한 것처럼 보입니다. 나는 주기율표가 원자 무게를 따르는 곳에서 아르곤 / 칼륨을 언급할지 여부를 궁금해했지만, 그렇지 않은 곳을 제외하고는 너무 도움이되지 않습니다.

— Neil_UK

@ 트랜지스터 광자 에너지는 Vf와 거의 관련이 없습니다. 와이어 본딩은 Vf와 관련이 없습니다. 순방향 전압은 광자보다 전자와 관련이 있습니다. 더 많은 전자가 전자로 변환됨에 따라 더 큰 효능 (와트 당 광자)으로 밴드 갭에 전자가 더 적다. 전자가 광자가되면 전기 에너지를 더 이상 측정 할 수 없습니다. 전자가 적을수록 전압이 낮고, 전압이 낮을수록 발열량이 적고 (전기 변환) 효율이 높아집니다. 나머지는 밴드 갭의 폭과 그것을 가로 지르는 데 필요한 에너지입니다.

— 오해

@Neil : 나는 금속 대 반 접합을 고려하지 않았습니다. 나는 그것이 수십 년 전에 나의 연구 나 취미 전자 잡지를 읽을 때 언급되지 않았다고 생각합니다. 나는 그것에 후속 할 것이다. 고맙습니다.

— 트랜지스터

@ 트랜지스터는 본드와 와이어에 저항이 있지만 최소 (mOhms)이며 동일한 제품군의 모든 색상에 대해 같은 양의 저항입니다. 이종 구조의 저항 및 물질의 벌크 저항은 내부 직렬 및 병렬 저항에 추가되지만 파장 에너지와 관련이 없습니다. 그러나 이종 구조 및 벌크 저항은 Vf와 매우 관련이 있습니다.

— 오해